MÁSTER OFICIAL EN GESTIÓN COSTERA
MEDICIÓN DEL TRANSPORTE DE CANTOS
EN LA PLAYA DE SAN FELIPE, GRAN
CANARIA
Trabajo fin de máster realizado por Mariona Casamayor Font y dirigido por el Dr. Ignacio Alonso Bilbao y el Dr. Jorge Cabrera Gámez
Fdo. Dr. Ignacio Alonso Bilbao Fdo. Dr. Jorge Cabrera Gámez Fdo. Mariona Casamayor Font
_______________________________________________________________________________________________ AGRADECIMIENTOS
Este proyecto se ha podido llevar a cabo gracias a la colaboración de muchas personas y nunca existirán suficientes palabras para expresar todo mi agradecimiento.
En primer lugar, me gustaría agradecerle a Ignacio Alonso Bilbao, director de esta tesina, la dedicación y comprensión que me ha dado en todo momento. Agradecerle el haber confiado en mí para llevar a cabo este proyecto. Gracias por todo el tiempo que ha invertido en este trabajo, no sólo el de esas largas, y a veces interminables campañas, sino también el destinado a la enseñanza de los conocimientos necesarios para poder desarrollar el presente trabajo.
También dar las gracias a Jorge Cabrera Gámez, codirector de este trabajo, por la creación de la instrumentación. Agradecerle, que siempre que fallaba algo, él estaba allí, en persona o por teléfono. Sobre todo gracias por toda tu dedicación.
Agradecer a José Antonio Hernández Rodríguez haber realizado su trabajo fin de carrera en este proyecto. Tanto por la creación del software necesario, como por la colaboración en algunas campañas.
A todas aquellas personas que han participado en las campañas; a Nadia, Edu, Annetty y Nacho. Y muy especialmente, a Silvia Rodríguez Valido que siempre está dispuesta a echar una mano con la mejor de sus sonrisas.
A Carolina Peña Alonso, por sus clases particulares de ArcGis, y por su disposición a ayudar en todo momento.
Agradecer el apoyo ofrecido por parte de toda mi gente de Barcelona. En especial a Xènia, por esas largas conversaciones telefónicas sobre el principio de Arquímedes.
A mis padres, que a lo largo de toda mi vida, tanto académica como personal, son una apoyo fundamental, a pesar de la distancia. Gracias por esas largas horas al teléfono los días grises, por preguntar siempre “¿Com van les teves pedretes?”, en definitiva, por estar día tras día apoyándome. Moltes gràcies.
Es difícil resumir todo lo que Isaac ha hecho por mí y por este trabajo, no sólo ha ofrecido su apoyo incondicional sino también su entrega. Gracias por ser mi “mula personal”, 90 kg de cantos son demasiado, por esas rutas por la isla buscando de playa en playa, por todo el tiempo invertido en la búsqueda de tiendas con brocas Bosch, así como el famoso epoxi, y podría seguir así durante mucho tiempo. En resumen, gracias.
ÍNDICE Resumen ... 5 Abstract ... 5 1. Introducción ... 6 1.1. Antecedentes ... 6 1.2. Zona de estudio ... 7 1.3. Marco geológico ... 8
1.4. Caracterización oceanográfica del entorno ... 9
1.5. Objetivos ... 13
2. Metodología ... 14
2.1. Preparación y medición de las características básicas de los cantos ... 14
2.1.1. Recogida de muestras ... 14
2.1.2. Preparación de los cantos... 15
2.1.3. Caracterización morfométrica y composicional ... 16
2.1.4. Densidad ... 16
2.2. Sistema de detección ... 17
_______________________________________________________________________________________________ 3. Resultados ... 24 3.1. Composición ... 24 3.2. Morfología ... 25 3.3. Rango de detección ... 28 3.4. Tasa de detección ... 30 3.5. Transporte de cantos ... 31 3.6. Topografía ... 37 4. Discusión ... 42 4.1. Composición ... 42 4.2. Morfología ... 43 4.3. Transporte de cantos ... 48
5. Conclusiones y futuros trabajos ... 54
5 RESUMEN
En este trabajo se ha realizado una caracterización morfométrica y composicional de 200 cantos recogidos a lo largo de toda la playa de San Felipe (costa norte de Gran Canaria), y que posteriormente han sido utilizados como marcadores mediante el método RFID. De este modo se ha monitorizado el transporte de estos cantos en la playa durante un mes y medio, y se han obtenidos pautas de transporte en función de la dirección de aproximación del oleaje y de la posición de los cantos en el perfil de la playa. Además, se han realizado tres topografías para determinar la variación morfológica de la playa durante el transcurso del experimento, y los cambios topográficos detectados coinciden perfectamente con la dirección de transporte observada en los cantos.
ABSTRACT
This paper describes the transport of 200 cobbles collected on the San Felipe beach, (north coast of Gran Canaria), which were previously characterized from a morphometric and compositional point of view. These cobbles were released on the beach and used as natural tracers by means of the RFID method. In this way the cobbles transport has been followed during 42 days in the spring of 2013, since 4 detection surveys and three topographic levellings were carried out. The main transport patterns observed are related to (i) the wave direction approach during high energy conditions, and (ii) the cobbles position on the beach profile.
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6 1. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
En las zonas costeras reside gran parte de la población mundial, además de desarrollarse actividades como la industria y el turismo. Por estas razones, es esencial realizar una buena gestión permitiendo maximizar el bienestar socio-económico de las personas y obtener el máximo beneficio a corto y largo plazo de los recursos que ofrecen estas zonas de manera sostenible. Por ello, para poder realizar esta buena gestión es necesario conocer con exactitud el funcionamiento y características de los sistemas costeros.
Las playas de arena han sido estudiadas durante muchos años y existe mucha información disponible sobre los mecanismos de transporte del sedimento. Por el contrario, hay pocos estudios realizados en playas de cantos y mixtas, compuestas por arena y canto, debido a las dificultades logísticas que conllevan, tanto por la fragilidad de la instrumentación como los pocos datos disponibles sobre estos sistemas. Los primeros trabajos que se llevaron a cabo en estas playas se basaban en el estudio de los parámetros texturales de los cantos, como forma y tamaño, pero no eran suficientes para conocer sus mecanismos de transporte. Sobre los años 60 se empezaron a realizar estudios de seguimientos de cantos, pero con poco éxito debido a la ineficacia de la metodología empleada. Y no fue hasta hace una década aproximadamente, que se empezaron a incorporar técnicas de rastreo más eficaces.
En los trabajos existentes hay tres tipos predominantes de trazadores. Los primeros son trazadores visuales que consisten en pintar cantos o introducir cantos con litologías exóticas que permitan su rápida identificación. Generalmente, este tipo de trazadores presentan bajas tasas de recuperación, entre 5 y un 50%, debido al enterramiento de las partículas marcadas o a la eliminación de la pintura, limitando así su detección (Sear et al., 2000 y Lamarre et al., 2005). El segundo grupo de trazadores son los denominados pasivos, como radioactivos, de aluminio o con tecnologías electrónicas de rastreo. Estas técnicas suponen una mejora significativa en el rastreo, porque permiten al usuario localizar los cantos aunque estén enterrados, pero una limitación es la variabilidad de las tasas de recuperación, entre un 40% y un 85%, dependiendo de las características locales y de las condiciones hidrodinámicas del área de estudio (Sear et al., 2000). Finalmente, el tercer grupo son los trazadores activos, que están compuestos por un sistema de marcador electrónico alimentado por una batería, todo ello encapsulado dentro de una resina para producir un trazador con
7 el tamaño y forma característica de los cantos de la playa (Bray et al., 1996, Voulgaris et al., 1999 y Lee et al., 2000). Las grandes ventajas de este tipo de trazadores es que permite su detección a una profundidad de hasta 1 m y que tienen una tasa de recuperación del 70%. Sin embargo, su principal limitación es su elevado coste y que es una partícula artificial, pudiendo afectar a su respuesta frente a las condiciones de oleaje del área a estudiar (Allan et al., 2006). La técnica que se ha utilizado en esta investigación es la de los trazadores pasivos, RFID (siglas de Radio Frequency Identification), porque es la que tiene un mejor ratio de eficiencia y costes, ya que garantiza las altas tasas de detección de cantos frente a los bajos costes de operación (Bertoni et al., 2010).
Uno de los aspectos más importantes de las playas mixtas y de cantos, es su alta eficacia de protección frente al fuerte oleaje, ya que poseen un alto grado de estabilidad, y en muchos sitios de Europa se están considerando como una herramienta de gestión. Por tanto, este estudio tiene como objetivo obtener la máxima información sobre el funcionamiento y características de estos sistemas, pudiendo así realizar a posteriori una gestión adecuada.
En España, existen muy pocos estudios sobre el transporte de sedimentos en este tipo de playas. En Canarias, concretamente en la isla de Gran Canaria, nunca antes se habían estudiado estos medios. Por tanto, este trabajo de investigación es el inicio de la caracterización y comprensión de los mecanismos que tienen lugar en las playas de cantos, permitiéndonos conocer más detalladamente el entorno donde vivimos.
1.2. Zona de estudio
La zona de estudio se encuentra en la costa norte de la isla de Gran Canaria (Fig.1). Tiene una longitud aproximada de 170 m, y se encuentra en el límite occidental de la playa de San Felipe, cuya longitud total es de 460 m. Los materiales presentes en la playa son arenas y cantos, aunque también se pueden encontrar grandes bloques redondeados. Los cantos están distribuidos entre el supramareal y el intermareal mientras que las arenas predominan en la zona submareal.
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Figura 1. Localización de la zona de estudio.
1.3. Marco geológico
La playa de San Felipe es una playa mixta que está constituida mayoritariamente por cantos de tipo fonolítico y basáltico. Además, hay arenas finas de color negro, principalmente originadas por la erosión de los basaltos (Balcells y Barrera, 1990).
En un contexto general, la playa se encuentra rodeada por depósitos coluviales y derrubios de laderas procedentes del acantilado que limita la playa por el sur. El extremo oeste está delimitado por una colada de lavas basálticas olivínico-piroxénicas, pertenecientes al ciclo Roque Nublo, Plioceno, que se adentra en el mar. Asimismo, existen coladas fonolíticas del Mioceno. Dichas coladas han sido erosionadas por el mar, dando lugar a la formación de rasas marinas, que en su gran mayoría están cubiertas por cultivos y núcleos poblacionales. En el sector oriental de la playa desemboca el barranco de San Felipe (también conocido como Calabozo), cuya longitud es de 8.600 m, con un desnivel máximo de 817 m (Menéndez et al., 2008). El barranco discurre por distintos materiales donde destacan las lavas basálticas olivínico-piroxénicas y tefríticas (ciclo post Roque Nublo, Plioceno y Pleistoceno), así como lavas fonolíticas e ignimbritas del Mioceno Superior (Fig.2).
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Figura 2. Mapa geológico de la zona de estudio y áreas por las que discurre el barranco de San Felipe, tomado de GRAFCAN.
1.4. Caracterización oceanográfica del entrono
El régimen de oleaje que se describe a continuación corresponde al oleaje en mar abierto, obtenido a partir de datos registrados en la boya Gran Canaria, situada al noroeste de la isla de Gran Canaria (Fig.3). Los datos utilizados corresponden a un período de diez años, entre julio de 2002 y julio de 2012. De este modo, se puede conocer cuáles son las condiciones del oleaje medio entorno al área de estudio.
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Figura 3. Localización de la Boya Gran Canaria situada a -15,822E y 28,200 N, en una zona 780 m de profundidad.
Sin embargo, el oleaje que llega a la costa depende de diferentes factores como son la batimetría, la línea de costa y la dirección de aproximación del oleaje. Por esta razón, para mayor exactitud de los datos sería necesario realizar una propagación del oleaje teniendo en cuenta dichos factores.
El oleaje dominante en el área de estudio procede del NNE. El valor medio de la altura de ola significante es de 1,56 m en verano y 1,75 m en invierno, mientras que el período de pico presenta una estacionalidad mucho más marcada, con valores medios de 8,16 s en verano y 10,40 s en invierno (Fig.4). Sin embargo, de octubre hasta marzo es frecuente la presencia de temporales que generan alturas de ola máximas superiores a 3 m, llegando a alcanzar los 7 m en algunas ocasiones. A pesar de esto, hay inviernos, como el del año 2005, donde los temporales son más suaves y por el contrario, otros mucho más fuertes, como el del año 2009. Asimismo, durante el mes de abril de determinados años también se producen temporales aunque está fuera del período invernal.
También se caracterizó el oleaje durante el período comprendido desde un mes antes de la recogida de muestras, 1 octubre de 2012, hasta finales de abril de 2013, mes en el que se llevo a cabo la última campaña. La altura de ola significante media para este período es de 1,74 m con un período de pico medio de 11,80 s. Este valor de la altura significante coincide con el obtenido anteriormente, para el período de diez años, concretamente para el período invernal. Sin embargo, el promedio del período de pico es ligeramente superior.
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Figura 4. Datos medios diarios del oleaje registrado en la boya Gran Canaria desde julio de 2002 a julio de 2012. En la parte superior se representa la altura de ola significante y en la inferior el período de pico espectral. La línea verde representa los datos suavizados con una media móvil con una ventana de 33 datos, para ilustrar la estacionalidad existente. Datos cedidos por Puertos del Estado.
La dirección predominante del oleaje durante este período es NNE (Fig.5). No obstante, también hay episodios donde la dirección procede del NNO. Normalmente, el oleaje procedente de dicha dirección corresponde a temporales. Desde el momento de la recogida de las muestras hasta la finalización de la última campaña se han producido aproximadamente 13 temporales, repartidos desde el mes de noviembre de 2012 hasta el mes de abril de 2013, siendo su duración muy variable, desde unas horas hasta varios días.
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Figura 5. Representación direccional de la altura de ola significante durante el período en que se llevo a cabo este trabajo de investigación. Datos cedidos por Puertos del Estado.
La figura 6 representa las variables oceanográficas registradas cada hora durante algunos de estos temporales, ocurridos durante el transcurso de este trabajo de investigación. No se presenta el valor de altura de ola máxima porque el sensor correspondiente estaba averiado.
Desde las 5:00 del día 24 de marzo de 2013 hasta 7:00 del día 25 de marzo de 2013 tuvo lugar un evento de tormenta (Fig.6.izq). La dirección de procedencia del oleaje era el NNO. La altura de ola significante media para este temporal fue de 2,75 m con un período de pico de 14,17 s. En cuanto al otro temporal (5 abril de 2013) (Fig.6.dcha), el promedio de sus alturas de ola significante fue de 2,71 m con un período de pico de 12,54 s. La dirección predominante en este evento fue de NNO.
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Figura 6. Representación de la dirección del oleaje (línea verde), altura de ola significante (línea roja) y período de pico (línea negra) para dos temporales concretos, que tuvieron lugar durante el período entre las campaña 1 y 3 (24 y 25 marzo, Fig. izq) y entre la 3 y 4 (5 abril, Fig. dcha). Datos cedidos por Puertos del Estado.
1.5. Objetivos
El objetivo general de este trabajo de investigación es medir el transporte de cantos en una playa mixta con un sistema de detección preciso y adaptado a las condiciones locales del área de estudio. Para alcanzar este objetivo principal es necesario establecer una serie de objetivos específicos:
a) Caracterización del clima marítimo de la zona de la playa de San Felipe. b) Caracterización morfométrica y composicional de los cantos.
c) Determinación de las variaciones topográficas de la playa.
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14 2. METODOLOGÍA
2.1. Preparación y medición de las características básicas de los cantos
2.1.1. Recogida de muestras
Para la toma de muestras se dividió la playa en seis zonas (Fig.7): tres sectores transversales (este, medio y oeste) y cada uno de ellos dividido en dos, en función de la berma (por encima de ella y por debajo). El muestreo se llevo a cabo el jueves 1 de noviembre de 2012 en bajamar, durante las mareas vivas de dicho mes. Se tomaron cuarenta y dos cantos distribuidos de forma aleatoria en cada uno de estos sectores. En total se recogieron doscientos cincuenta y dos cantos. De estos, sólo se requerían doscientos, pero se tomaron más por si durante el proceso de preparación sufrían alguna alteración que afectase a sus propiedades. A pesar de que la selección fue aleatoria, los cantos elegidos debían cumplir ciertas características a causa de las propias limitaciones del experimento. Se descartaban los que tuviesen todos los ejes inferiores a 40 mm y aquellos cuyo peso fuese superior a 10 Kg.
Figura 7. Sectorización de la zona de estudio: las líneas blancas representan la división de las seis zonas. A: por encima de la berma, B: por debajo de la berma, W: oeste, E: este, M: zona media.
15 2.1.2. Preparación de los cantos
La preparación de las muestras se hizo en tres fases, perforación del canto, preparación-introducción del tag (sensor pasivo de radio frecuencia utilizado para la identificación de los cantos) y sellado del canto.
La primera fase consistía en hacer una perforación en cada canto de 6 mm de diámetro y 40 mm de largo. Estas se realizaron con los taladros de pie que hay en el taller del departamento de Física de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (Fig.8). Además, se utilizaron dos brocas de diferentes tamaños; 4,5 mm y 6 mm de diámetro, ambas Blugranite de la marca Bosch. La de menor tamaño se empleó para facilitar la perforación posterior con la de 6 mm. Las perforaciones debían hacerse en el eje corto, pero cuando este no llegaba a medir 40 mm o más, se utilizaba el eje intermedio. Si este tampoco alcanzaba los 40 mm, el agujero se hacía en el eje largo del canto.
Figura 8. Imágenes de los taladros utilizados para perforar los 200 cantos necesarios para este trabajo de investigación.
Asimismo, una de las principales preocupaciones era que este proceso de perforación alterase al canto, sin embargo, la pérdida de masa media que experimenta el canto es de sólo 1,10%, por lo que se puede considerar que este proceso no afecta a las características básicas de las partículas.
Los tags miden 30,2 mm ± 0,6 mm de largo y 3,8 mm ± 0,05 mm de diámetro y están protegidos por una cápsula de cristal. Para evitar que se rompiesen con los
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16 impactos que sufren los cantos en la playa, se introdujeron en una manguera de plástico de 4 x 6 mm de diámetro de la marca Interdima (Fig.9.izq). Una vez finalizado este proceso, se sellaban los dos extremos de la manguera con silicona ácida universal translúcida de la marca Ceys, y se introducían los tags, debidamente protegidos, en los cantos.
Finalmente, se sellaron los cantos con resina epoxi de dos componentes de la marca Sadira (Fig.9.dcha). Se utilizó este tipo de producto porque es muy resistente a los impactos que sufren los cantos, además de soportar grandes variaciones de temperatura.
Figura 9. Izquierda: Imagen de los tags, uno dentro de la manguera y el otro no. Derecha: Imagen de algunos de los 200 cantos durante el proceso de secado, una vez introducido el tag y sellado con la resina epoxi.
2.1.3. Caracterización morfométrica y composicional
Se midieron los tres ejes (largo, intermedio y corto) con un pie de rey con precisión de 0,1 mm. También se realizaron estas mediadas a trescientos cantos adicionales para confirmar que los seleccionados eran representativos con respecto a los cantos de la playa. A continuación, se pesaron en una balanza con precisión de 0,01 g.
El estudio de la composición básica de cada uno de los cantos se determinó mediante análisis a visu con apoyo de una lupa de mano.
2.1.4. Densidad
El procedimiento establecido para el cálculo de la densidad está basado en el método descrito por Hughes (1963), cuya finalidad es obtener la densidad de los cantos a través del peso. Se realizaron pequeñas modificaciones de dicho método para poder medir el volumen de los cantos grandes sin alterar el resultado final. El
17 método consiste en realizar tres pesadas, todas ellas con precisión de 0,01 g, y hallada previamente la densidad del agua, se puede conocer la densidad del canto. En la primera se pesaba el canto, previamente remojado en agua para colmatar los espacios vacuolares. La segunda consistía en enrasar con agua el vaso de precipitado, mientras que en la tercera se pesaba el canto dentro del vaso y se enrasaba con agua. La pérdida de peso que experimentaba el canto era igual al peso del agua desplazada, o el volumen del agua desplazada, que a su vez es igual al volumen del canto (Ecs. 1, 2 y 3). Para mejorar la precisión de los resultados, era necesario adaptar la capacidad del vaso de precipitado al tamaño del canto y realizar la medición por triplicado para cada uno de los cantos. En tres de los doscientos cantos no se pudo medir su volumen, porque el valor de la tercera pesada sobrepasaba el límite de detección de la báscula, (4,2 Kg).
(Ec. 1)
(Ec. 2)
(Ec. 3)
2.2. Sistema de detección
El sistema de georreferenciación de marcas RFID se compone de una estación base y uno o varios equipos móviles de detección. La identidad y posición, obtenida por el GPS, de las marcas detectadas se almacenan en cada equipo móvil en una tarjeta microSD y se transmiten a la estación base en tiempo real a través del enlace radio en banda ISM (869 MHz). Sin embargo, en una de las pruebas, previamente a la puesta a punto del sistema, se observó que los datos del GPS no eran correctos, debido a que la señal de los satélites era de baja calidad porque rebotaba en el acantilado de la zona sur de la playa, causando errores en los datos de posicionamiento. Por todo ello, los datos del GPS se desprecian sustituyéndolos por los obtenidos con una estación total.
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18 La estación base registra los datos de detección obtenidos a lo largo de varias campañas en una base de datos diseñada al efecto. Mediante su interfaz gráfica, es posible visualizar en un mapa de la playa la posición georreferenciada de cada tag para la campaña en curso o su movimiento según las posiciones registradas a lo largo de diferentes campañas. La interfaz ofrece también información adicional sobre el estado de los equipos móviles como el nivel de baterías o la calidad del enlace radio con los equipos móviles de rastreo. Además, esta interfaz permite exportar como imagen, en formato JPEG, el mapa que se esté visualizando con las detecciones correspondientes o los de anteriores campañas, y exportar también como EXCEL la tabla con los datos de las coordenadas en formato UTM, la fecha y la hora de las detecciones y el identificador de las marcas detectadas.
Este software está hecho en lenguaje Java en el entorno de desarrollo NetBeans. Durante el funcionamiento del programa es necesario acceder a una base de datos MySQL para almacenar toda la información, además de la ejecución de código PHP para el correcto funcionamiento de la representación de las marcas RFID sobre la API (siglas en inglés de interfaz de programación de aplicaciones) de Google Maps, por lo que se tiene que tener instalado el servidor XAMPP en el ordenador portátil que se esté utilizando, teniendo activados los servicios MySQL y Apache mientras se esté utilizando el sistema software.
En esta implementación se ha diseñado un sistema de alimentación mediante dos baterías de gel-plomo de 12V y 7Ah conectadas en serie. La salida de la batería está conectada a un conversor DC-DC que permite convertir y estabilizar la tensión de salida de las baterías a cualquier tensión en el rango 7-24V y entregar hasta 10A. El rango de detección del lector RFID aumenta con la tensión de alimentación del circuito de radio por lo que en principio la alimentación a 24V, máximo admisible, podría ser la mejor opción. Sin embargo, a la máxima tensión se genera un exceso de calor que es necesario extraer del interior de la caja que aloja la electrónica. Tras experimentar con varias tensiones de alimentación se comprobó que a 18V se obtenía el mejor resultado global, es decir, la temperatura del detector se mantenía dentro de unos límites razonables, mientras que la distancia máxima de detección no disminuía de manera significativa (alrededor de un metro para una alineación detector - antena óptima).
Para evitar dañar las baterías de plomo debido a una descarga excesiva, el conversor DC-DC se ha programado para desconectar las baterías si la tensión de las mismas cae por debajo de 21V. No obstante, dicha tensión se mide simultáneamente mediante uno de los conversores A/D del waspmote y se transmite a la estación base
19 para su monitorización en el ordenador. De esta manera, es posible estimar el tiempo restante de autonomía del equipo de detección.
El sistema de detección de marcas RFID comprende cuatro elementos: el lector RFID (modelo RI-CTL-MB2B), el módulo RFM (modelo RI-RFM-008B) y el módulo sintonización (modelo RC-ACC-008B) (Tabla I), todos ellos de Texas Instruments, y una antena de diseño propio (Fig.10).
Tabla I. Resumen de los componentes que forman tanto el sistema móvil como la estación base.
Sistema Subsistema Componentes
Componentes de la estación base
Waspmote Receptor GPS SirFIII de 12 canales y un modem radio XBee 868 Pro
Portátil/Netbook Con conexiones USB directas al Waspmote y a la estación
Estación total
Componentes del equipo móvil
Batería de 24 V Baterías de gel-plomo de 12V y 7Ah Lector RFID RI-CTL-MB2B
Módulo RFM RI-RFM-008B Módulo de
autosincronización RI-ACC-008B Antena Diseño propio
Waspmote Receptor GPS SirFIII de 12 canales y un modem radio XBee 868 Pro
Adaptador RS232-3V3
La antena es una estructura circular de 80 cm de diámetro que contiene una bobina de tres vueltas de hilo de cobre macizo de 1,88 mm de sección. El módulo de sintonización se usó para ajustar el circuito de radiofrecuencia a la frecuencia de resonancia de la antena.
Desde el waspmote se monitoriza constantemente el estado del lector, emitiéndose alertas sonoras tanto cuando se produce una detección como cuando la comunicación entre el waspmote y el lector falla.
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Figura 10. Izquierda: Imagen del sistema de detección. Derecha: Punto base donde se reciben los datos del sistema de detección y se posicionan con la estación total.
El procedimiento a seguir en cada una de las campañas es siempre el mismo. Primero hay que conectar todos los aparatos, anteriormente mencionados. Seguidamente se procede a la búsqueda de los cantos. Este tipo de sistemas requieren como mínimo tres personas (Fig.11); una responsable del software del portátil y de tomar las mediciones con la estación total, otro que lleve el sistema de detección móvil (antena) y por último, la tercera persona es la encargada de posicionar los cantos con el prisma. El individuo que hace la búsqueda, barre la playa en segmentos perpendiculares a la línea de costa sin dejar espacios entre cada uno de ellos. Este barrido se realiza por separado entre la zona superior e inferior del perfil de playa dependiendo de la bajamar.
Figura 11. Imagen en la que se puede observar el procedimiento de detección de cantos. Mientras la persona responsable del prisma está posicionando el canto anteriormente detectado, la que lleva la antena sigue buscando el resto de cantos.
21 Debido a la duración de las campañas, entre cuatro y seis horas, es necesaria una buena organización para poder realizar la búsqueda en todas y cada una de las zonas de la playa. Cuando la antena emite una señal acústica significa que se ha detectado un canto, entonces la persona que lleva la antena, se para hasta que viene la responsable del prisma para posicionar dicha detección.
2.3. Campañas
Una vez que los doscientos cantos estaban preparados y el sistema de detección a punto, se llevaron a cabo un total de siete campañas distribuidas según indica la tabla II.
Tabla II. Resumen de las campañas realizadas en la playa de San Felipe para este estudio de investigación.
Nombre Día Tareas realizadas
Campaña 0 14 marzo 2013 Siembra Campaña 1 19 marzo 2013 Detección Campaña 2 23 marzo 2013 Topografía Campaña 3 2 abril 2013 Detección Campaña 4 10 abril 2013 Detección Campaña 5 17 abril 2013 Topografía Campaña 6 25 abril 2013 Topografía y detección
La campaña 0 se llevo a cabo el día 14 marzo de 2013 en bajamar durante las mareas vivas de ese mes y se destinó a situar en la superficie de la playa los doscientos cantos con los correspondientes tags. La siguiente, campaña 1, se realizó el 19 marzo de 2013 con mareas muertas, y permitió realizar una primera detección de cantos. En la campaña 2, 23 marzo de 2013, la antena utilizada para la detección de los cantos se estropeó impidiendo realizar las mediciones correspondientes, por lo que únicamente se hizo la topografía de la playa. Las campaña 3 y 4, realizadas el 2 y 10 de abril de 2013, permitieron realizar sendas nuevas detecciones de cantos. En la campaña 5 volvió a fallar el sistema de detección, por lo que sólo se pudieron tomar datos de la topografía, si bien en esta ocasión con un DGPS (GPS diferencial). Finalmente, la campaña 6, se realizó en mareas vivas, el día 25 de abril de 2013. Las mediciones de esta campaña se hicieron con una estación total de la marca Leica. En esta última campaña se realizó detección de cantos y topografía.
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22 Las coordenadas obtenidas para la posición de cada uno de los cantos se representaron con el software ArcGis v.9.3 y con Grapher 9.
Tal como se refleja en la tabla II, se realizaron tres levantamientos topográficos los días 23 de marzo, 17 y 25 de abril de 2013. Para el primero se utilizó la estación total Topcon modelo GTS 300D, para el segundo un GPS diferencial de la marca Thales modelo Promark3 y para el tercero una estación total marca Leica modelo TCR 207. A pesar de que los datos medidos procedan de diferentes instrumentos, la precisión de todos ello es subcentimétrica, por lo que los resultados son perfectamente comparables entre sí.
Las estaciones totales se utilizaron en modo coordenada, de manera que no se requería ningún cálculo a postproceso. Sin embargo, los datos del DGPS requerían un postproceso, que se ejecutó con el software GNSS solutions. Todos aquellos datos obtenidos con el DGPS cuyo coeficiente de levantamiento era superior a 0,15, fueron descartados. A continuación, se representaron las diferentes superficies topográficas con el software Surfer v.9. Para ello, se empleó la interpolación con el método kriging, con un tamaño de malla de 1 x 1 m. Tanto los datos del DGPS como los de las dos estaciones totales se refirieron a una proyección UTM/WGS 1984 zone 28 N, que son las coordenadas correspondientes a Canarias en una proyección Mercator.
Inicialmente se calcularon las coordenadas del punto de referencia instalado en la playa, sobre el que se sitúa la estación o la antena del DGPS en cada una de las campañas, mediante Google Earth. De esta manera, todos los datos siempre están referidos al mismo punto. También se utilizó un DGPS para comprobar que las coordenadas del punto de referencia obtenidas con dicho programa eran precisas. Para ello, se situó la base del DGPS en un punto de coordenadas conocidas, concretamente, en el vértice geodésico Gallego de la red de GRAFCAN, el más cercano a la zona de estudio (Fig.12). El otro DGPS se posicionó en el punto de referencia durante 15 minutos. Los resultados muestran que las coordenadas obtenidas con Google Earth tienen un error de apenas 18 cm con respecto a las obtenidas con el DGPS.
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Figura 12. Izquierda: Localización del vértice geodésico empleado para la obtención de las coordenadas del clavo de la playa de San Felipe. El punto rojo (parte inferior derecha de la imagen) corresponde a la situación exacta del vértice, y el recuadro rojo indica la playa de San Felipe. Derecha: Imagen del vértice geodésico Gallego con la antena del DGPS en el momento de la obtención de las coordenadas del clavo.
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24 3. RESULTADOS
3.1. Composición
La tabla III sintetiza las características composicionales observadas para el total de los doscientos cantos analizados, en los cuales se pueden diferenciar dos tipos de rocas, las félsicas y las máficas. Dentro de las félsicas destacan por su abundancia las fonolitas, con gran presencia en el área de estudio, que presentan un color gris verdoso muy característico. Por el contrario, los basaltos son rocas máfica que tienen colores más oscuros. En los basaltos olivínicos se indica si el olivino se encuentra alterado (colores amarillentos) o fresco (colores verdosos), debido a que en función de esta característica es posible establecer su edad aproximada. Los basaltos con olivinos alterados proceden del ciclo del Roque Nublo (Plioceno), mientras que los frescos pertenecen al ciclo post Roque Nublo (Plioceno y Pleistoceno). Otra característica bastante común en los basaltos analizados es la presencia de piroxenos, cristales de color negro.
Tabla III. Resumen de las principales características composicionales de los cantos. El olivino puede ser fresco (f) o alterado(a).
Tipo roca Categoría Cantidad
Félsica Fonolita 92 Félsica Fonolita con cristales de feldespato 3 Félsica Tefrita-fonolita 4 Félsica Tefrita-fonolita con cristales de feldespato 1 Félsica Ignimbrita 2 Máfica Basalto olivínico (olivino a ó f) 42 Máfica Basalto olivínico (a ó f) ligeramente vacuolar y
vacuolar 4
Máfica Basalto olivínico (a) - plagioclásico con xenolitos de
roca plutónica 1 Máfica Basalto olivínico (a ó f) - piroxénico 31 Máfica Basalto olivínico (a ó f) - piroxénico ligeramente
vacuolar y vacuolar 15 Máfica Basalto olivínico (a) con zeolitas 3 Máfica Basalto olivínico-piroxénico- plagioclásico 1 Máfica Basalto ligeramente vacuolar y afanítico 1
25 Los valores de densidad obtenidos muestran claramente dos intervalos muy bien definidos: el primero de 2,5 g/cm3 a 2,7 g/cm3, y el segundo de 2,8 g/cm3 a 3,0 g/cm3, correspondiendo a los dos tipos de rocas existentes en la playa, félsicas y máficas, respectivamente (Fig.13). Estos valores de densidades son coherentes para este tipo de rocas, por lo que se puede afirmar que el método empleado para la medición del volumen de los cantos, basado en el método de Hughes (1963), es adecuado para el estudio de cantos de gran volumen, así como de tamaños menores.
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26 3.2. Morfología
Los doscientos cantos utilizados presentaban unas dimensiones normales dentro del conjunto de canto de la playa, de forma que el eje mayor oscilaba en el rango 49,2-160 mm, y el eje menor variaba entre 26-90 mm. Respecto al peso, los cantos estaban entre 82 2837g, las principales características medidas en los cantos se muestran en la tabla IV, donde los valores del peso fueron obtenidos una vez los cantos habían sido perforados, el tag introducido y el agujero sellado.
Tabla IV. Resumen de las características básicas de los cantos estudiados separados por sectores.
Zona Valor Ejes (mm) Peso (g) Volumen (ml) Densidad (g/cm3)
Largo Intermedio Corto
WB Máximo 136,00 107,00 67,00 1329,78 518,63 3,16 Mínimo 50,00 42,50 26,00 90,18 33,64 2,45 Promedio 84,72 62,92 43,23 414,19 147,70 2,85 WA Máximo 154,00 132,00 90,00 2836,76 664,75 3,12 Mínimo 50,80 39,50 26,20 103,30 39,30 2,41 Promedio 83,44 66,07 42,45 488,94 132,66 2,74 MB Máximo 150,80 97,20 73,00 1518,12 496,41 3,15 Mínimo 54,00 41,80 31,00 130,32 43,19 2,47 Promedio 88,56 66,76 46,54 478,89 175,46 2,74 MA Máximo 149,80 99,50 79,10 1617,09 628,58 3,15 Mínimo 49,20 37,60 28,60 82,30 34,12 2,38 Promedio 78,49 59,58 41,79 324,39 124,73 2,60 EB Máximo 160,00 108,00 70,00 1330,17 433,10 3,13 Mínimo 55,90 42,00 32,30 160,50 52,49 2,51 Promedio 91,25 67,19 47,13 501,47 176,10 2,91 EA Máximo 157,00 135,00 70,30 2048,98 533,81 3,09 Mínimo 53,50 43,20 32,10 139,11 48,15 2,50 Promedio 87,87 69,18 47,06 495,84 166,61 2,68
La figura 14 muestra los porcentajes de los distintos intervalos tanto de peso como de volumen. En ambos caso, la mayoría de los cantos utilizados para realizar este estudio se encuentran entre los 600 g y 200 ml. Los cantos con mayores valores de peso y volumen presentan frecuencias menores de un 5%. Estos resultados coinciden
27 con lo establecido en la tabla IV donde los valores medios para el peso oscilan entre 400 y 500 g y los del volumen entre 120 y 160 ml.
Figura 14. Representación de la frecuencia en porcentaje del peso (g) y del volumen (ml) para el conjunto de los cantos.
Una de las técnicas de clasificación de cantos es el índice de Zingg (Zingg, 1935; citado por Curtiss et al., 2009), basado en la representación de los índices de aplanamiento (eje corto/eje intermedio) vs elongación (eje intermedio/eje largo). De este modo, podemos conocer cuáles son las formas predominantes de los cantos seleccionados: tabular u oblada, equidimensional, alargada (o prolada) y laminar.
La figura 15A muestra la representación gráfica del índice de aplanamiento y elongación para cada uno de los cantos de los seis sectores considerados, y los valores de los trescientos cantos adicionales que se estudiaron. Además, también se analizan los valores medios de cada una de las zonas (Fig.15B). En estos resultados, se observa que los valores medios del índice de Zingg de todas las zonas corresponden a la forma equidimesional donde todos los ejes presentan tamaños similares, excepto la zona oeste alto que presenta una forma tabular u oblada, pero con un valor cercano a la forma equidimensional. De los cantos seleccionados, ninguno presenta forma laminar, pero en cambio algunos de los trescientos cantos si presentan esta forma. Esto es debido a que el propio experimento tiene limitaciones, es decir, los cantos seleccionados no pueden ser muy planos porque de lo contario no se pueden perforar para introducir el tag.
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28
Figura 15. A) Clasificación de Zingg para cada uno del os 200 cantos divididos por las subdivisiones del área de estudio. Los de color gris representan los 300 cantos adicionales que se estudiaron. B) ídem para los valores medios de los cantos de cada zona.
3.3. Rango de detección
Para conocer cuál es la capacidad de detección de la antena en los tres tipos de medios diferentes que presenta la playa, cantos, arena y agua, se realizaron varios ensayos para hallar el umbral de profundidad a partir del cual el sistema ya no detecta
0.67 0.67
29 los cantos. En la tabla V se resumen todas las profundidades límite de pendiendo del eje en el que esté insertado el tag.
Tabla V. Resumen de los umbrales de detección de la antena en tres tipos de medios diferentes.
Tipo sustrato Eje Profundidad máxima detección (cm)
Cantos Corto 46 Intermedio 25 Largo 15 Arena Corto 35 Intermedio 21 Largo 17 Agua Corto 22 Intermedio 16 Largo 13,5
De los valores expuestos en la tabla V se desprende que el rango de detección es mayor cuando el tag está insertado en el eje corto del canto (lo cual es la posición más favorable ya que es la más estable), mientas que la menor distancia de detección se registra cuando el tag se encuentra en el eje más largo del canto. Estos resultados coinciden con los expuestos por Bertoni et al. (2010), que obtuvo rangos de detección de 40 cm. Sin embargo, otros autores, como Curtiss et al. (2009) y Dickson et al. (2011) obtuvieron rangos desde 40 cm hasta 80 cm. Por otra parte, la mayor distancia de detección se produce cuando el tag está enterrado entre cantos, disminuye cuando se trata de arena y aún menor cuando está sumergido en el agua, lo cual es lógico considerando que las ondas electromagnéticas se propagan peor en el agua que en medios sólidos. Además, la atenuación de la señal en el agua depende de la frecuencia del campo electromagnético y de la conductividad del agua (Bertoni et al., 2010).
La antena también tiene un error en superficie de 80 cm que es la distancia equivalente a su diámetro, por ello, todos aquellos cantos cuyo valor de desplazamiento es aproximadamente 1 m, se considera que han permanecido inmóviles.
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30 3.4. Tasa de detección
Se realizaron siete campañas en total, y en cuatro de ellas (campaña 1, 3, 4, y 6, tabla II) se puedo hacer la detección y posicionamiento de los cantos. El porcentaje de cantos detectados en cada una de estas campañas fue del 71,5% en la campaña 1, realizada sólo 5 días después de la siembra; el 57,5% en la campaña 3, el 57% en la campaña 4 y únicamente el 15% en la campaña 6. Estos valores son del mismo orden que los observados en la bibliografía (Allan et al., 2006, Bertoni et al., 2010, Dickson et al., 2011 y Curtiss et al., 2009).
En la figura 16 se resume todos los porcentajes de cantos detectados en cada una de las campañas, para los seis sectores en que se dividió la playa. Obsérvese que en la campaña 0 no todas las zonas parten del 100 %, lo cual es debido a que tres de los cantos no pudieron ser posicionados.
Figura 16. Representación gráfica de los porcentajes de recuperación de las distintas campañas llevadas a cabo para este trabajo de investigación.
Por lo general, existe una clara tendencia a la disminución de la tasa de recuperación a medida que transcurre el tiempo y para las seis zonas de la playa, exceptuando la campaña 4, en que algunas de las zonas presentan un aumento considerable de dicha tasa. No obstante, y como pauta general, hay mayor porcentaje
31 de recuperación de cantos en las partes altas de la playa que en las bajas, lo cual es debido a que el transporte de partículas en las zonas altas es mucho menor que en las bajas.
3.5. Transporte de cantos
A partir de los datos obtenidos en las diferentes campañas, se observa que los cantos de las zonas bajas presentan una tendencia general de desplazamiento longitudinal de oeste a este. Sin embargo, los de las zonas localizadas por encima de la berma no siguen esta pauta. A pesar de esto, algunos de los cantos situados en las zonas altas y cercanas a la berma se han deslizado por gravedad hacia las zonas bajas. Una vez en dichas zonas, sufren el mismo transporte hacia el este que el resto de cantos de las zonas bajas. La tendencia hacia el este permanece hasta la última campaña. También se producen desplazamientos en sentido transversal (N-S), aunque de magnitudes inferiores al longitudinal (E-O), aunque existe una clara tendencia hacia el sur. Por lo tanto, los cantos se desplazan predominantemente en dirección sur y este; un 77,2% de los desplazamientos son en dirección este y un 74,4% hacia el sur.
A continuación se detallan todos los datos recopilados para cada uno de los sectores de la playa de San Felipe:
Sector este alto (Fig.17): El promedio de la distancia absoluta recorrida desde la campaña 0 hasta la campaña 1 es de 1,1 m. Todas aquellas distancias cuyo valor es aproximadamente 1 m, se considera que el canto no se ha movido. Esta diferencia se debe al error generado por la propia antena utilizada para la detección. Para este período, los cantos número 126 y 128 se han desplazado 6,5 m y 10,2 m, en dirección 342º N y 35º N, respectivamente. Ambos en el momento de la siembra se posicionaron encima de la berma, y debido a la acción del oleaje pasaron a formar parte de la zona EB (este bajo) que está afectada directamente por el oleaje, causando estos grandes desplazamientos.
En el período comprendido entre las campañas 1 y 3, sólo cinco de los cantos detectados han variado su posición significativamente con respecto a la campaña anterior. Estos cantos son los numerados como 115, 107, 128, 126 y 105. Como se ha mencionado anteriormente, los cantos número 128 y 126 se encuentran en la parte baja del extremo este de la playa, estando expuestos al oleaje. El número 105 se ha desplazado una distancia de 36,7 m, siendo una distancia considerable para un canto de 2049 g que ha permanecido en todo momento en la zona superior de la berma. La
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32 distancia de 3,4 m que ha recorrido el canto número 107 se desprecia porque se considera que es un dato erróneo, ya que en la campaña 4 vuelve a aparecer cerca de la posicional inicial, en un ratio de aproximadamente 1 m, considerado como el ratio de error de la antena. El canto 115, cuyo peso es de 607,3 g recorre una distancia de 1,7 m en dirección 195º N.
Desde la campaña 3 hasta la 4, la distancia media recorrida es de 0,7 m en esta zona. Por tanto, se puede decir que los cantos detectados han permanecido quietos con respecto a la posición de la campaña anterior. Lo mismo ocurre entre las campañas 4 y 6, ya que la distancia de todos los cantos se encuentra por debajo del valor considerado como ratio de error.
Figura 17. Localización de los cantos sembrados en la parte superior de la berma al este de la playa. Los puntos blancos corresponden a la posición en la que se sembraron. El rojo es para las posiciones obtenidas para la campaña 1, el amarillo para campaña 3, el azul para campaña 4, y finalmente, el verde para la 6.
Sector este bajo (Fig.18): Por lo general, en las zonas bajas es donde se producen los mayores transportes debido a que es una zona con bastante exposición al oleaje.
Desde el inicio, los cantos situados en el este sector se han desplazado. Para el primer período, entre la 0 y la campaña 1, los valores de las distancias recorridas varían desde 2 m aproximadamente hasta los 27 m. Esto pone de manifiesto la importancia del oleaje en el transporte de los cantos. No existe una dirección predominante porque los cantos se mueven tanto hacia el este y oeste como al norte y sur.
33 La mayor distancia media corresponde al intervalo comprendido entre las campañas 1 y 3. Este valor es de 30,6 m, con un mínimo de 6,4 m y un máximo de 72,0 m.
Durante el transcurso del tiempo entre las campañas 3 y la 4, los cantos no se han movido significativamente, exceptuando el número 76 que se desplazó 6,4 m.
Por último, en la última campaña no se detectaron los cantos pertenecientes a esta zona, y por tanto, no se pueden calcular las distancias recorridas para este período.
Figura 18. Localización de los cantos sembrados en la parte inferior de la berma al este de la playa. Se reflejan los datos para la campaña 0 (blanco), campaña 1 (rojo), campaña 3 (amarillo) y campaña 4 (azul).
Sector medio alto (Fig.19): Como sucede en todas las zonas situadas por encima de la berma, no existen movimientos significativos de los cantos, a excepción de aquellos, que por acción de la gravedad, terminan en la parte inferior de la berma, entrando a interaccionar con el oleaje, que a su vez, provoca su desplazamiento. El 88,9% de los cantos detectados entre las campañas 0 y 1 han experimentado movimientos menores de 1 m, y los que recorrieron distancias mayores lo hicieron como consecuencia de deslizarse por la berma. Cabe destacar el canto número 144 que se desplazó 14,3 m en dirección 334 º N y el 137 cuya distancia fue de 23,3 m en dirección 301º N.
Entre las campañas 1 y 3, el 50% de los cantos no ha variado su posición, lo que significa que el otro 50% si lo ha hecho, y por ser una zona alta, este valor es muy elevado. Las distancias recorridas varían desde 2,5 m hasta 62,4 m. Todos estos desplazamientos se han producido hacia el NO y SO. Las mayores distancias corresponden a cantos que por acción del oleaje han pasado a la zona baja de la playa.
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34 Durante el período entre las campañas 3 y 4, gran parte de los cantos detectados han permanecido inmóviles, a excepción de los cantos número 152, 137 y 156, que se han desplazado 6,6 m, 40,6 m y 50,7 m, respectivamente. La dirección de todos estos desplazamientos ha sido hacia el SE, concretamente, 118º N, 99º N y 107º N, respectivamente. El principal motivo de estos desplazamientos es que estos cantos han pasado de la zona alta a la baja de la playa, estando más expuestos al oleaje.
Desde la campaña 4 hasta la 6 todos los cantos han permanecido en la misma posición. No obstante, cabe mencionar el canto 144 que desde la campaña 1 no había sido detectado en ninguna de las campañas intermedias. En este caso, el desplazamiento neto experimentado ha sido de 53,7 m en los 37 días que separan las campañas 1 y 6.
Figura 19. Posiciones de los cantos detectadas en cada una de las campañas realizadas en el sector medio alto de la playa (campaña 0 (blanco), campaña 1 (rojo), campaña 3 (amarillo), campaña 4 (azul), campaña 6 (verde)).
Sector medio bajo (Fig.20): El 95% de los cantos se han desplazado 21,0 m, como promedio desde el momento de la campaña 0 hasta la campaña 1, siendo el mínimo una distancia absoluta de 2,0 m y una máxima de 64,5 m. Si bien ha habido algunos desplazamiento hacia el E, el 39,7% de los movimientos, predominan los que tuvieron lugar hacia el O, con un 60,3%.
En el período entre las campañas 1 y 3 todos los cantos se movieron hacia el SE, con distancias muy significativas que oscilaban desde 14,3 m para el número 49 hasta 98,1 m para el 59.
35 Entre las campañas 3 y 4 sólo hubo un desplazamiento neto superior a 1 m del canto 55, que se movió 10,4 m con dirección 308 º N. Finalmente, en la campaña 6 sólo se encontró el número 45 que recorrió 2,4 m en dirección 122º N.
Figura 20. Posiciones de los cantos detectadas en cada una de las campañas realizadas en el sector medio bajo de la playa (campaña 0 (blanco), campaña 1 (rojo), campaña 3 (amarillo), campaña 4 (azul) y campaña 6 (verde)).
Sector oeste alto (Fig.21): De los tres únicos cantos que se han desplazado en los 5 días que hay entre las campañas 0 y la 1, dos de ellos se encontraban en el límite de la berma, por lo que pueden haber sufrido el efecto de la gravedad moviéndolos hacia el sector oeste bajo. Sin embargo, el canto 171 se encuentra lejos de la cresta de la berma y se ha desplazado 3,5 m dirección 253º N.
Entre las campañas 1 y 3 sólo el 31,8% de los cantos encontrados se desplazaron. La mayoría hacia el SE, salvo el 187 que lo hace hacia el NO, 301º N. Como caso anómalo cabe mencionar el canto 194 que se desplaza 36,7 m por encima de la berma, dirección 118º N.
Entre las campañas 3 y 4 sólo se han movido dos cantos, pero con desplazamientos muy considerables: 40,6 m y 114,5 m, los cantos 195 y 183 respectivamente, y en ambos casos hacia el E.
Ninguno de los cantos se ha desplazado desde la campaña 4 hasta la 6, si bien en esta última, se detecta el canto 171, del que no se tenían datos desde la campaña 1. En estos 37 días ha recorrido una distancia neta de 101,6 m hacia el SE.
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Figura 21. Posiciones de los cantos detectadas en cada una de las campañas realizadas en el sector oeste alto de la playa (campaña 0 (blanco), campaña 1 (rojo), campaña 3 (amarillo), campaña 4 (azul), campaña 6 (verde)).
Sector oeste bajo (Fig.22): El promedio de la distancia recorrida desde el momento en que se sembraron hasta la campaña 1 es de 12,8 m, siendo el mínimo de 2,1 m y el máximo de 23,3 m. Como sucede en los sectores anteriores, en dicho período, los cantos se transportan tanto en dirección este como oeste, y tanto hacia el norte como el sur.
Entre las campañas 1 y la 3 los valores de transporte son muy elevados, varían desde 10,4 m hasta 122,3 m, y con un promedio de 54,9 m. Todas estas distancias han sido realizadas en dirección E-SE, desde 92º N hasta 146º N.
Entre las campañas 3 y 4 más de la mitad de los cantos se han desplazado. Todos ellos en dirección este, pero tanto al norte como al sur, con una distancia media de 20,9 m. Concretamente, entre valores de 7,7 m en dirección 168º N para el canto 16 hasta 71,8 m en dirección 95º N para el 26.
En la última campaña el porcentaje de recuperación de los cantos fue muy bajo, así que existen pocos datos disponibles de distancias. No obstante, en todos los casos el transporte ha sido hacia el E y SE respecto a la última campaña en que fueron detectados.
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Figura 22. Posiciones de los cantos detectadas en cada una de las campañas realizadas en el sector oeste bajo de la playa (campaña 0 (blanco), campaña 1 (rojo), campaña 3 (amarillo), campaña 4 (azul) y campaña 6 (verde)).
3.6. Topografía
En las campañas 2, 5 y 6 se hicieron sendos levantamientos topográficos de la zona de estudio. Las topografías son una herramienta importante para el estudio de los movimientos de partículas debido a que facilitan la comprensión del comportamiento de dichas partículas. Los datos que se representan a continuación, están referidos al nivel medio del mar local, que se obtiene a partir de las mediciones del nivel del mar del mareógrafo situado en el Puerto de la Luz, en Las Palmas de Gran Canaria. A continuación, se presentan las topografías realizadas en la zona de estudio:
Las figuras 23, 24 y 25 muestran dichos levantamientos topográficos. En ellas se incluye no sólo el área de la playa de cantos estudiada, sino también la pequeña plataforma de tierra que delimita la playa por el sur (véase Fig. 10), así como la lengua de lava que delimita la playa por el oeste. Dado que ambos son elementos fijos, no presentan cambios entre las diferentes campañas. Por otra parte, la zona más profunda en los levantamientos del 23 de marzo y 17 de abril es en gran medida una extrapolación de datos, ya que las condiciones de marea y oleaje no permitieron que se tomasen datos por debajo de la cota -0,5. Por el contrario la campaña efectuada el 25 de abril fue realizada en condiciones de bajamar viva y ausencia total de oleaje, lo que permitió cartografiar una zona mucho más extensa.
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Figura 23. Levantamiento topográfico del día 23 marzo de 2013 en la playa de San Felipe.
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Figura 25. Levantamiento topográfico del 25 de abril de 2013, realizado en condiciones de bajamar viva.
Figura 26. Imagen de la zona baja de la playa de San Felipe el día 25 de abril en bajamar.
A fin de apreciar con mayor claridad los cambios experimentados entre las tres topografías, la figura 27 ilustra tres perfiles representativos de la playa. Dichos perfiles corresponden a la franja de cantos y parte de las arenas de la zona inferior.
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Figura 27. Representación gráfica de los perfiles obtenidos a través de la topografía para cada uno de los sectores transversales; oeste, medio y este. La línea roja corresponde al perfil del día 23 de marzo de 2013, la verde al 17 de abril de 2013 y la azul al 25 de abril de 2013. La imagen superior indica la localización de cada uno de dichos perfiles.
41 En general, se puede observar que la zona supramareal formada por cantos, presenta una pendiente bastante más pronunciada que el intermareal. El submareal que corresponde a la franja de arena en la mayoría de los perfiles permanece casi llana.
Al analizar los cambios que presentan cada uno de estos perfiles se puede observar como existe una variabilidad a lo largo de la playa de San Felipe. Dos son los cambios más significativos en los perfiles:
a) Mientras en el extremo oeste la parte superior del perfil experimenta una pérdida considerable de material en abril, se produce una acumulación en el límite oriental de la playa.
b) En la última campaña se aprecia que la zona inferior de los tres perfiles ha experimentado una acumulación de material.
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42 4. DISCUSIÓN
4.1. Composición
La naturaleza de los cantos que se encuentran en la playa depende fundamentalmente de los materiales que se encuentran aflorando a lo largo de la cuenca del barranco de San Felipe. Los materiales más destacables son las lavas basálticas olvínico-prioxénicas y tefríticas (ciclo post Roque Nublo, Plioceno y Pleistoceno), así como lavas fonolíticas e ignimbritas (Mioceno superior), todos ellos presentes en las muestras analizadas. Los basaltos olvínicos y los olivínicos-piroxéniccos pueden pertenecer a dos ciclos diferentes, al ciclo Roque Nublo y al post Roque Nublo. Los que poseen olivino alterado proceden de las lavas basálticas olivínico-piroxénicas que se encuentran en el extremo oeste de la playa, mientras los cantos con olivinos frescos proceden de las lavas olivínico-piroxénicas por las que discurre el barranco.
En cuanto a la relación entre el índice de Zingg y la composición de los cantos (Fig.28) se observa el mismo patrón de homogeneidad que en la morfología (Fig.15A). Todos los cantos corresponden a formas tabular, equidimensional y alargadas, mientras que no hay ninguno que corresponda a formas laminares, debido a las propias limitaciones del experimento. Por otra parte, no hay ningún tipo de diferenciación entre partículas máficas y félsicas.
43 Se ha analizado detalladamente si la composición afecta a la distribución de los cantos a lo largo de la playa. Los resultados obtenidos muestran un patrón de homogeneidad igual que el que presenta la forma en función de la composición. La figura 29 muestra la uniformidad que presentan los dos tipos de rocas en las detecciones de la tercera campaña. Esta uniformidad se interpreta como que la diferencia de densidad entre ambos tipos de materiales no es suficiente para que exista un patrón diferenciado en el transporte de las partículas. Es decir, si el régimen energético al que está sometida esta playa fuese menor, cabría esperar una selección de los cantos en función de su densidad, pero dado que la playa se encuentra completamente expuesta al oleaje dominante del NNE, y que éste es un oleaje muy energético, tiene capacidad suficiente para mover todos los cantos, con independencia de que presenten densidades de 2,6 g/cm3 ó 2,9 g/cm3.
Figura 29. Representación de la posición de los cantos en la tercera campaña en función de su composición. Los valores verdes corresponden a las félsicas y los rojos a las máficas.
4.2. Morfología
El índice de Zingg (Fig.15A) que presentan todos los cantos es bastante parecido, siendo la mayoría de ellos equidimensionales. No obstante, existen pequeñas diferencias cuando se realiza la media por áreas (Fig.15B). Dichas diferencias se pueden apreciar en las zonas situadas por encima de la berma del este y el oeste.
Los cantos del oeste presentan valores mayores en elongación y menores en aplanamiento, mientras que para los del este es a la inversa. En consecuencia, los del oeste tienen formas más tabulares mientras que los del este son más alargados. No obstante, estas diferencias morfológicas no son lo bastante importantes para que puedan atribuirse a diferencias en cuanto a la cantidad de energía que se recibe en cada zona.
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44 Otra forma de abordar el estudio morfométrico es mediante la esfericidad de los cantos, para lo que se ha utilizado la expresión de Sneed y Folk (1958) (Ec. 4), también conocida como la esfericidad de máxima proyección o la esfericidad efectiva de sedimentación, según la cual valores próximos a 1 indican que la partícula tiende a la equidimensionalidad, es decir, que todos sus ejes son iguales.
(Ec. 4)
donde C es la longitud del eje corto, I la del intermedio y L la del largo.
El objetivo es establecer la relación que existe entre la esfericidad y la distancia recorrida. Sin embargo, en la figura 30 se puede observar como no existe ningún tipo de relación, ya que cantos con valores elevados de esfericidad no se mueven y otros con menores valores si lo hacen.
Figura 30. Representación de la distancia recorrida por día de cada uno de los cantos frente a su esfericidad.
En cuanto al volumen de las partículas, la tabla VI muestra los valores medios para cada una de las zonas (este, centro y oeste) en las que se cogieron las muestras. A partir de esta tabla, es llamativa la tendencia a la disminución de volumen hacia el
45 este, lo que podría ser indicativo de una cierta deriva litoral en ese sentido. Además, dicha deriva permite explicar la presencia de grandes bloques redondeados que hay en la zona más oriental del área de estudio, al tiempo que podría ser la responsable de la gradación morfológica observada en la figura 15B.
Tabla VI. Valores medios del peso, volumen y densidad para las tres zonas de la playa. Nótese que cada zona engloba las muestras situadas arriba y debajo de la berma.
Peso (g) Volumen (ml) Densidad (g/cm3)
Este 498,68 171,36 2,80
Centro 401,64 150,09 2,67
Oeste 451,57 140,18 2,80
Sin embargo, si representamos el volumen frente a la distancia recorrida durante los 42 días que duró el estudio, en función de los sectores en que se ha dividido la playa, podemos observar que no existe ningún patrón definido, ya que encontramos cantos muy voluminosos que se desplazan mucho más rápido que cantos mucho menores. Los valores de R2 varían entre 0,11 para la zona EB hasta 0,001 para la zona MB. Por tanto, y a pesar de lo que se pueda observar en la tabla VI, el volumen no es un factor determinante en el movimiento de los cantos.
Otro de los posibles factores responsables del movimiento de los cantos es su propio peso. Pero como sucede con el volumen, no existe correlación entre la distancia recorrida durante el período de estudio y el peso de los cantos (Fig. 31). Esto se corresponde con lo citado por Bertoni et al. (2012) quienes afirman que ni el peso ni el tamaño de los cantos son factores que ejerzan algún tipo de control sobre el transporte, debido a que ni los ligeros (menos de 1 Kg) ni los pesados (más 1 Kg) muestran tendencias particulares de desplazamiento. A pesar de esto, existen estudios donde se contradicen estos hechos, como en Curtiss et al. (2009), que en su estudio observan dos tipos de escenarios diferentes, uno en el que los tamaños están igual repartidos, mala selección, y otro donde las partículas de gran tamaño tienden acumularse en la zona baja de la playa y las pequeñas en la superior. El primero de estos escenarios sucede con intervalos de alta energía del oleaje y el segundo en condiciones de calma (baja energía del oleaje).
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Figura 31. Representación gráfica del volumen de cada canto frente a la velocidad de desplazamiento para los distintos sectores en que se ha dividido la playa.
La figura 32 muestra la variación de la velocidad de desplazamiento entre campañas consecutivas frente al peso de cada canto detectado, y la tabla VII muestra los valores de los coeficientes de correlación obtenidos en dicha figura.
Tabla VII. Resumen de los valores de R2 obtenidos en las gráficas de la figura 32.
Zona Campaña 0 y 1 Campaña 1 y 3 Campaña 3 y 4
WB 0,08 0,02 0,05 WA 0,17 0,29 0,00 MB 0,01 0,03 0,00 MA 0,37 0,39 0,13 EB 0,06 0,38 0,00 EA 0,07 0,43 0,09
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Figura 32. Correlación entre la velocidad (m/día) de los cantos con su peso (g) en función de los seis sectores previamente establecidos. La campaña 4 y 6 no se representan debido a la escasez de datos.
En cuanto a la relación entre el peso (g) y el volumen (ml), es claramente diferente para los dos tipos de cantos predominantes en el área de estudio (Fig.13). Los máficos pesan más y tienen volúmenes más pequeños. Mientras que los félsicos presentan mayores volúmenes y menores pesos. Esta relación es fuerte para ambos casos, presentando un coeficiente de determinación de 0,99. La densidad media de estos dos tipos de rocas es de 2,59 g/cm3 y 3,00 g/cm3 para las partículas félsicas y máficas respectivamente.
